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PROFESSOR: DENNY PARENTE BARRETO DE SÁ MICROBIOLOGIA GERAL MONITOR: GEORGE LUCAS RESUMO SOBRE VÍRUS Introdução aos vírus São partículas submicroscópicas: Os vírus são extremamente pequenos, menores que as bactérias, e não podem ser observados por microscopia óptica comum. Foi só após a invenção do microscópio eletrônico, em 1935, que cientistas puderam estudar os vírus em detalhes. Espectro de Hospedeiros Ampla gama de organismos: Os vírus podem infectar diversos tipos de seres vivos, incluindo invertebrados, vertebrados, plantas, protistas, fungos e bactérias. Contudo, a maioria dos vírus é bastante específica quanto ao seu hospedeiro, normalmente infectando apenas um tipo de célula de uma única espécie. Especificidade: A capacidade do vírus infectar um determinado tipo de célula depende da presença de receptores específicos na célula hospedeira e da disponibilidade de fatores celulares que permitem a multiplicação viral. Características Gerais dos Vírus Ácido Nucleico Viral Os vírus podem conter DNA ou RNA, ou ambos. Esse ácido nucleico pode ser de fita simples ou dupla, dependendo da espécie viral, e pode se apresentar de formas variadas, como: o Linear o Circular o Segmentado Estrutura Viral Capsídeo: O ácido nucleico do vírus é protegido por um envoltório de proteínas chamado capsídeo, composto de subunidades proteicas denominadas capsômeros. Essas subunidades podem ser de um único tipo de proteína ou de vários tipos, sendo o capsídeo responsável tanto pela proteção do material genético quanto pela ligação às células hospedeiras. Envelope: Alguns vírus, principalmente os que infectam animais, possuem um envelope ao redor do capsídeo. Este envelope é uma camada lipídica composta por lipídeos, proteínas e carboidratos, que deriva da membrana plasmática da célula hospedeira, podendo conter também proteínas codificadas pelo próprio genoma viral. Em muitos casos, o envelope apresenta espículas, estruturas em forma de projeções que auxiliam na ligação do vírus à célula hospedeira e podem ser usadas para identificação viral. Exemplos dessas espículas são as proteínas que causam hemaglutinação. Morfologia Geral dos Vírus Os vírus apresentam diferentes formas, sendo classificados morfologicamente da seguinte maneira: Vírus Helicoidais: Apresentam uma estrutura em formato de hélice. Exemplo: o vírus da raiva e o vírus Ebola. Vírus Poliédricos: Têm formato geométrico, com faces poligonais. Exemplo: mastadenovírus. Vírus Envelopados: São vírus que possuem uma camada externa, o envelope, como o coronavírus e o vírus influenza A2. Vírus Complexos: Possuem morfologia mais elaborada e variada, como o gênero Orthopoxvirus. Taxonomia dos Vírus A classificação dos vírus segue uma taxonomia específica que é baseada em critérios como: Tipo de ácido nucleico (DNA ou RNA). Modo de replicação. Morfologia viral. Essa classificação é organizada pela ICTV (International Committee on Taxonomy of Viruses), que divide os vírus em várias categorias: Ordem: Usa o sufixo "-virales". Família: Usa o sufixo "-viridae". Subfamília: Usa o sufixo "-virinae". Gênero: Usa o sufixo "-vírus". Níveis Taxonômicos e Exemplo de Classificação Um exemplo da hierarquia taxonômica é o seguinte: Ordem: Herpesvirales Família: Herpesviridae Subfamília: Alphaherpesvirinae Gênero: Varicellovirus Espécie: Herpesvírus bovino 1 (BHV-1) Exemplos de Classificações Específicas Respiratórios: Transmitidos por inalação, como os rinovírus e calicivírus. Entéricos: Transmitidos via oral, replicando-se no trato intestinal, como coronavírus e rotavírus. Arbovírus: Transmitidos por vetores artrópodes, como o vírus da encefalite equina. Oncogênicos: Vírus com potencial de causar transformação celular e tumores, como retrovírus e papilomavírus. A ICTV reconhece mais de 10.434 espécies virais organizadas em: 233 famílias. 2.606 gêneros. Exemplos de Vírus e suas Doenças Vírus de DNA Parvoviridae: o Exemplo: Parvovírus felino, causador da panleucopenia felina. Adenoviridae: o Exemplo: Adenovírus canino (CAV-1), causador da hepatite infecciosa canina. Papillomaviridae: o Exemplo: Papilomavírus bovino (BPV-1 a BPV-6), causador da papilomatose cutânea. Herpesviridae: o Exemplo: Herpesvírus galináceo 1, causador da doença de Marek. Vírus de RNA Picornaviridae: o Exemplo: Vírus da febre aftosa (Aftovirus), causador da febre aftosa. Caliciviridae: o Exemplo: Calicivírus felino, responsável por 40% das doenças respiratórias superiores em felinos. Togaviridae: o Exemplo: Vírus da encefalite equina do leste, causador da encefalite equina. Flaviviridae: o Exemplo: Vírus da diarreia viral bovina (Pestivirus), causador da diarreia viral bovina e da doença das mucosas. Rhabdoviridae: o Exemplo: Vírus da raiva (Lyssavirus), causador da raiva. Orthomyxoviridae: o Exemplo: Vírus influenza A, causador da peste aviária. Reoviridae: o Exemplo: Vírus da língua azul (Orbivirus), causador da língua azul em ruminantes. Multiplicação Viral Os vírus possuem um genoma limitado com uma quantidade pequena de genes, que codificam as proteínas do capsídeo e algumas enzimas envolvidas exclusivamente na replicação viral. Os vírus dependem inteiramente da célula hospedeira para realizar a replicação, utilizando sua maquinaria metabólica. Assim, eles invadem a célula hospedeira e assumem o controle de suas funções. Os processos de multiplicação viral seguem, de maneira geral, mecanismos similares para todos os vírus, embora existam variações específicas de acordo com o tipo de vírus e célula hospedeira. A multiplicação viral pode terminar de duas formas: Ciclo lítico: O vírus se multiplica e causa a lise (ruptura) da célula hospedeira, resultando em sua morte. Ciclo lisogênico: O material genético do vírus se integra ao DNA da célula hospedeira, e a célula continua viva, replicando o material viral sem necessariamente sofrer lise imediata. Etapas da Multiplicação Viral Existem cinco etapas principais no ciclo de replicação viral, que se aplicam tanto a vírus que infectam bactérias (bacteriófagos) quanto a vírus que infectam células animais: 1. Adsorção: o O vírus se liga à célula hospedeira por meio de receptores específicos presentes na superfície da célula. o No caso dos bacteriófagos, essa ligação ocorre entre as proteínas do vírus e receptores na parede celular da bactéria. o Em vírus animais, esses receptores são proteínas ou glicoproteínas presentes na membrana plasmática. 2. Penetração: o Nos bacteriófagos, o vírus injeta seu material genético na célula hospedeira, enquanto o capsídeo (envoltório proteico do vírus) permanece fora da célula. o Nos vírus animais, a penetração pode ocorrer por endocitose mediada por receptor (a célula engole o vírus, formando uma vesícula) ou por fusão, em que o envelope viral se funde com a membrana da célula hospedeira. 3. Biossíntese: o Uma vez dentro da célula, o DNA ou RNA viral dirige a síntese de componentes virais utilizando o maquinário da célula hospedeira. o O material genético viral comanda a célula para produzir as proteínas virais, o capsídeo e outros componentes estruturais, além de replicar o próprio ácido nucleico viral. 4. Maturação: o Os componentes virais recém-sintetizados são organizados e montados em novos vírions completos dentro da célula hospedeira. 5. Liberação: o Finalmente, os novos vírions são liberados. Nos bacteriófagos, isso ocorre geralmente por lise celular — a célula bacteriana se rompe e morre, liberando os novos vírus. o Nos vírus animais, a liberação pode ocorrer por lise ou por um processo chamado brotamento, onde o vírus adquire parte da membrana plasmática da célula hospedeira, formando um envelope ao redor docapsídeo. Ciclo Lítico X Ciclo Lisogênico Ciclo Lítico: No ciclo lítico, o vírus invade a célula hospedeira, se replica rapidamente e provoca a lise da célula, matando-a no processo. Este é o ciclo comum para muitos vírus que causam doenças agudas. Ciclo Lisogênico: No ciclo lisogênico, o material genético viral se integra ao genoma da célula hospedeira, formando um prófago (no caso de bacteriófagos). O prófago pode permanecer inativo por longos períodos, sendo replicado junto com o DNA da célula durante a divisão celular. Esse ciclo não causa a morte imediata da célula, permitindo que a célula viva e continue suas funções normais enquanto carrega o DNA viral. Entretanto, o vírus pode ser ativado e entrar no ciclo lítico posteriormente, quando condições favoráveis surgem. Consequências da Lisogenia A lisogenia — o estado em que o material genético viral está integrado ao DNA da célula hospedeira sem destruir a célula — traz três consequências importantes: 1. Imunidade à Reinfecção: o Uma célula lisogênica é imune à reinfecção pelo mesmo vírus. Isso significa que, uma vez que um vírus se torna um prófago dentro da célula, a célula não pode ser infectada novamente por um vírus da mesma espécie. 2. Conversão Fágica: o A célula hospedeira pode adquirir novas propriedades devido à presença do DNA viral. Esse fenômeno é chamado de conversão fágica e pode resultar na produção de toxinas ou outras mudanças na célula. o Exemplo: Corynebacterium diphtheriae: Só é capaz de produzir a toxina da difteria quando infectada por um fago lisogênico que carrega o gene da toxina. Clostridium botulinum: A bactéria responsável pelo botulismo produz toxinas devido à conversão fágica. Escherichia coli: Algumas linhagens de E. coli se tornam patogênicas e produzem a toxina Shiga graças à conversão fágica. 3. Transdução Especializada: o Durante a lisogenia, partes do DNA bacteriano podem ser capturadas pelo prófago e transferidas para outra bactéria quando o vírus infecta uma nova célula. Esse processo, chamado transdução especializada, pode resultar na transferência de genes bacterianos específicos entre células, conferindo novas características à célula receptora. Multiplicação de Vírus em Células Animais O processo de multiplicação de vírus em células animais segue as mesmas etapas básicas dos bacteriófagos, mas com algumas diferenças importantes: 1. Adsorção: o Os vírus animais se ligam a proteínas ou glicoproteínas específicas na membrana plasmática da célula hospedeira. Ao contrário dos bacteriófagos, eles não possuem estruturas como fibras caudais; em vez disso, seus sítios de ligação estão distribuídos por toda a superfície da partícula viral. 2. Penetração: o Endocitose mediada por receptor: A célula hospedeira envolve o vírus em uma vesícula que o transporta para o interior da célula. o Fusão: Vírus envelopados podem se fundir diretamente com a membrana plasmática, permitindo que seu conteúdo entre na célula. 3. Desnudamento: o Uma vez dentro da célula, o vírus precisa remover seu envoltório proteico para liberar o ácido nucleico. Esse processo pode ser facilitado por enzimas lisossomais da célula hospedeira ou por enzimas específicas codificadas pelo próprio vírus. Exemplos: Poxvírus: Usa uma enzima viral específica para desnudamento. Vírus Influenza: O desnudamento ocorre dentro de uma vesícula em pH baixo. Togavírus: Utilizam ribossomos para auxiliar no desnudamento.